Rechnerkommunikation Wintersemester 2009 / April 2010

Transkript

1 Leistungsnachweis in Rechnerkommunikation Wintersemester 2009 / pril 2010 Name: Matrikelnummer: Geburtsdatum: Studienfach: Fachsemester: itte verwenden Sie einen blauen oder schwarzen Kugelschreiber (kein rot, keinen leistift). Schriftliche ufzeichnungen (sowohl eigene ufzeichnungen wie auch ücher) sind als Hilfsmittel zugelassen. uch ein Taschenrechner ist erlaubt und hilfreich. Nicht zugelassen sind dagegen omputer, Ps, Mobiltelefone und sonstige Kommunikationsmittel. Legen Sie den usweis (mit Lichtbild) griffbereit auf den Platz. itte überprüfen Sie, ob Sie alle 17 lätter erhalten haben. Schreiben Sie die ntworten jeweils in den freien Raum hinter den Fragen. Sollte dieser nicht ausreichen, steht noch freier Raum am Ende der Klausur zur Verfügung. itte kennzeichnen Sie dort deutlich, welche ufgabe Sie bearbeiten. Gesondert beigelegte lätter werden nicht bewertet! Schreiben Sie deutlich! Unleserliche ntworten gehen nicht in die ewertung ein! Ich habe die Hinweise auf dieser Seite zur Kenntnis genommen und alle 17 lätter der Klausur empfangen: Unterschrift ewertung: Σ Rechnerkommunikation 1

2 LN workstation.lan /24 00:00:00:00:00:F9 dns.lan /24 00:00:00:00:00:F2 router.lan /24 00:00:00:00:00:F /16 00:00:00:00:00:F4 WN bbildung 1: Netzwerkkonfiguration 1 Verbindungsaufbau (18 Punkte) Gegeben sei eine Netzwerkkonfiguration gemäß bbildung 1. Sie besteht aus einem Local rea Network (LN) und aus einem Wide rea Network (WN). eide Netzwerke sind mit einem IP-Router verbunden. Jedes Rechteck bildet einen Teilnehmer ab. In der ersten Zeile steht der Name des Teilnehmers. In der zweiten Zeile seine IP und in der dritten Zeile seine Medium ccess ontrol (M) dresse. ie WN-Informationen des Router Interfaces sind nicht gelistet, da sie für diese ufgabe keine Relevanz haben. ie IP- dressen werden statisch zum Systemstart vergeben. ie Workstation workstation.lan kennt außerdem die IP und den Namen des omain Name Servers (NS), sowie des IP-Routers. Kurz nach dem Systemstart will nun der enutzer der Workstation workstation.lan auf folgende Webseite zugreifen: Tragen sie alle Pakete, die die Workstation hierfür versendet und empfängt, in Tabelle 1 ein. ie bkürzung Src steht für die Quell- und die bkürzung est für die Ziel-dresse. Sie können die IPund M- dressen jeweils mit dem letzten yte abkürzen (z.. für die M-dresse der Workstation: F9 ). roadcast-dressen kürzen sie mit FF ab. Wird ein Feld nicht benötigt so streichen Sie es aus. er Paketverlauf soll bis einschließlich dem HTTP-Request dargestellt werden. In der Spalte Protokoll nennen Sie das höchstwertige Protokoll. In die letzte Spalte tragen Sie die wichtigen Optionen und/oder den Payload ein. Eine Pseudonotation ist ausreichend. Rechnerkommunikation 2

3 Src M est M Protokoll Src IP est IP Optionen/emerkung/Payload Tabelle 1: Packetverlauf Rechnerkommunikation 3

4 2 TP (34 Punkte insgesamt) Host baut zu Host eine TP-Verbindung auf. Ohne eine konkrete nfrage beginnt Host so bald wie möglich mit dem Senden der aten. Während des Sendens geht das komplette zweite atenfenster verloren (siehe bbildung 2). ls Überlastkontrolle wird nur Slow-Start und Timeout verwendet. Host beginnt das Senden mit der Sequenznummer Seq = 10 und Host beginnt das Senden mit der Sequenznummer Seq = 40. Weiterhin gelten die Konstanten gemäß Tabelle 2. usbreitungsverzögerung: Raten: Paketlänge: Timeout: d prop = 45 ms R = 10 Mbit s L = 1250 yte (= MSS) τ = 150 ms Tabelle 2: Konstanten 2.1 Round Trip Time (2 Punkte) ie gemessene mittlere Round Trip Time (RTT) für die Verbindung zwischen Host und Host beträgt 2 d prop = 90ms. iese Messung wurde durchgeführt als alle beteiligten Systeme ohne Last liefen (sofortiges earbeiten der Pakete). a die Last bei Host durch andere ienste, die unabhängig vom Netzwerk sind, angestiegen ist, benötigt Host nun im Mittel 10ms um Pakete zu bearbeiten. Ändert sich dadurch etwas an der RTT? RT T = 2.2 TP Verlauf (16 Punkte) Tragen Sie in bbildung 2 den weiteren blauf für die nächsten zwei Fenster (inklusive der Ks) ein. erücksichtigen Sie, dass keine weiteren Fehler auftreten. ie bkürzung W in bbildung 2 steht für ongestion Window und wird mit 1 Maximum Segment Size (MSS) initialisiert (W = 1 MSS). Setzen Sie für jedes gesendete Paket die passenden Flags und die richtigen Sequenz- und K-Nummern. Zeigen Sie an, ob aten im Paket transportiert werden. Nennen Sie weiterhin den Wert des W nach jedem Paket, das bei Host eingetroffen ist. Markieren Sie in bbildung 2 den Zeitpunkt t 1, der angibt, dass 5000 yte auf Host verfügbar sind. Gehen sie davon aus, dass das dvertized Window von Host immer groß genug ist. Rechnerkommunikation 4

5 Host Host SYN, Seq= ck= SYN, K, Seq= ck= K, Seq= ck= ata, Seq= ck= W= W= K, Seq= ck= NG! ata, Seq= ck= ata, Seq= ck= W= τ W= t t bbildung 2: blaufdiagramm für eine TP-Verbindung Rechnerkommunikation 5

6 2.3 Leistungsanalyse (16 Punkte) Modifizieren Sie die aus der Vorlesung bekannte Formel für die TP-Latenzberechnung mit Slow Start (1) so, dass immer genau das n-te Fenster komplett verloren geht und sonst keine weiteren Fehler auftreten. ie für die erechnung benötigten Wartezeiten P i = min(q i, K i 1) müssen nicht vollständig hergeleitet werden. er nsatz ist ausreichend. itte beachten Sie den unrealistischen nsatz, dass das dvertized Window als unendlich groß angenommen wird. uch nach Fehlern wird mit Slow Start begonnen. chten Sie darauf, für welchen Host die angegebenen/berechneten Zeiten gelten. erechnen Sie damit die Latenzzeit, die benötigt wird, um ein Objekt O = 5000 yte zu übertragen (Zeit bis die aten verfügbar sind), wenn das zweite Fenster komplett verloren geht. ie benötigten Konstanten entnehmen Sie bitte Tabelle 2 sowie der ufgabe 2.1. d = 2RT T + O ( R + P RT T + L ) ( 2 P 1 ) L R R (1) Rechnerkommunikation 6

7 Rechnerkommunikation 7

8 frombove()/ [free] / [finished] / starttimer(τ) timeout()/ m++ wait for data sense transmission wait for response backoff rcv(nk)/ stoptimer() rcv(k)/ stoptimer() m=0 rnd(0, 2 m 1) τ/ bbildung 3: Sender-Statechart 3 Sicherungsschicht (35 Punkte insgesamt) bbildung 3 zeigt einen leicht veränderten Statechart für einen 1-persistenten arrier Sense Multiple ccess (SM) Sender. Um den urchsatz zu erhöhen, wurden sogenannte Not-Knowledgement (NK) eingeführt. iese werden vom Empfänger versendet, wenn ein Paket nicht korrekt empfangen wurde. Zwischen dem Empfang eines Pakets und dem ntworten (K oder NK) wartet der Empfänger eine Zeit τ. anach sendet er ohne den Kanal zu prüfen. Rechnerkommunikation 8

9 3.1 Empfängerchart (4 Punkte) Vervollständigen Sie den in bbildung 4 gegebenen Statechart, damit er die oben genannten Spezifikationen erfüllt. Wenn ein Paket richtig empfangen wurde, soll zusätzlich die Methode tobove() aufgerufen werden. wait for frame τ/ send(k) rcv(frame)/... /... wait wait bbildung 4: Empfänger-Statechart Rechnerkommunikation 9

10 3.2 Senderprogramm (27 Punkte) Realisieren Sie das in bbildung 3 gezeigte Verhalten eines SM Senders in JV. Leiten Sie dazu die Klasse ehaviorimpl von der Klasse ehavior (Listing 1) ab und implementieren Sie unter erücksichtigung folgender spekte das Verhalten. (ie abstract-methoden müssen implementiert werden.) ie Methode starttimer(ms) startet einen Timer, der, wenn die Methode stoptimer() nicht aufgerufen wird, nach ms Millisekunden die Methode timeout() aufruft. ie Methode transmit() stellt den eigentlich Sendevorgang eines Pakets dar. Sie gibt die Kontrolle zurück, wenn das Senden beendet ist. ie Methode ishannelfree() gibt true zurück, wenn der Kanal frei ist, sonst false. ie Methode frombove() wird aufgerufen, wenn die darüberliegende Schicht aten versenden will. ie Methode rcv(type) wird aufgerufen, wenn eine estätigung vom Empfänger vorliegt. ie Variable type ist entweder K oder NK. Sie dürfen (wenn benötigt) andere Methode oder Variablen hinzufügen, um das gewünschte Verhalten zu erzielen. Zufallszahlen zwischen 0 (inklusive) und i(exklusive) können mit rnd.nextint(i) generiert werden. Implementieren sie den Statechart blockierungsfrei. Einzig auf das Freiwerden des Kanals darf aktiv gewartet werden. Sollte die Methode frombove() von der darüberliegenden Schicht aufgerufen werden, während ein anderer Sendevorgang noch nicht abgeschlossen ist, so soll eine Exception zurückgeliefert werden. (throw new NotReadyException) Rechnerkommunikation 10

11 1 import java. ; Listing 1: bstrakte Klasse ehavior 2 3 public abstract c l a s s ehavior 4 { 5 f i n a l static int K = 1 ; 6 f i n a l static int NK = 2 ; 7 f i n a l int TU = 100; // M i l l i s e k u n d e n 8 9 int m = 0 ; // nzahl Fehlversuche 10 Random rnd = new Random ( ) ; public class NotReadyException extends Exception {... } 13 void starttimer ( int ms) {... } // s t a r t e t den Timer 14 void stoptimer ( ) {... } // s t o p t den Timer 15 void transmit ( S t r i n g data ) {... } // sendet d i e aten 16 boolean ishannelfree ( ) {... } //Kanal f r e i? abstract void frombove ( S t r i n g data ) throws NotReadyException ; 19 abstract void rcv ( int type ) ; 20 abstract void timeout ( ) ; } Rechnerkommunikation 11

12 public class ehaviorimpl extends ehavior { Rechnerkommunikation 12

13 3.3 Leistungsanalyse (4 Punkte) Gehen sie im weiteren von einem SM/ (SM mit Kollisionserkennung) Übertragungsverfahren aus. Kann der normierte maximale urchsatz S von dem einfachen LO- H Protokoll höher sein als der normierte maximale urchsatz S von SM/? Wenn ja, unter welcher edingung? egründen sie ihre ntwort mit einer Rechnung. Näherungswerte sind hierfür ausreichend. Rechnerkommunikation 13

14 bbildung 5: Netzwerk 4 Routingverfahren (13 Punkte) bbildung 5 zeigt ein Netzwerk mit vier Knoten. Simulieren Sie den istance-vector- lgorithmus, um minimale Pfade zwischen den Knoten zu erhalten. Gehen Sie davon aus, dass die Knoten simultan senden und Nachrichten von den Nachbarknoten auf synchrone Weise erhalten. itte benutzen Sie dieselben Symbole wie in der Vorlesung. Füllen Sie die nachfolgenden Tabellen 3 bis 6 aus: Tabelle 3 enthält die istanztabellen nach der Initialisierung, Tabelle 4 die istanztabellen nach dem ersten Nachrichtenaustausch usw. In die letzte Spalte jeder Tabelle soll der nächste Hop eingetragen werden, auf dem das Ziel mit momentan minimalen Kosten erreicht wird. Unbenötigte Tabellen streichen Sie durch. von zu ( ) nh ( ) von zu ( ) nh ( ) von zu ( ) nh ( ) von zu ( ) nh ( ) Tabelle 3: istanztabelle bei der Initialisierung Rechnerkommunikation 14

15 von zu ( ) nh ( ) von zu ( ) nh ( ) von zu ( ) nh ( ) von zu ( ) nh ( ) Tabelle 4: istanztabelle Schritt 1 von zu ( ) nh ( ) von zu ( ) nh ( ) von zu ( ) nh ( ) von zu ( ) nh ( ) Tabelle 5: istanztabelle Schritt 2 von zu ( ) nh ( ) von zu ( ) nh ( ) von zu ( ) nh ( ) von zu ( ) nh ( ) Tabelle 6: istanztabelle Schritt 3 Rechnerkommunikation 15

16 Zusatzblatt Rechnerkommunikation 16

17 Zusatzblatt Rechnerkommunikation 17